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哈爾濱理工大學(xué)本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))
中期檢查表(學(xué)生用表)
機(jī)械工程 院、系 檢查時(shí)間 2020 年 4 月 20 日
論文題目
步行四邊形機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
趙金濤
學(xué)生姓名
張?jiān)錾?
專業(yè)班級(jí)
機(jī)械16-3
學(xué)號(hào)
1630060332
目前
已完
成的
任務(wù)
論文初稿與轉(zhuǎn)配圖
是否符合任務(wù)書要求的進(jìn)度
是
尚需
完成
的任
務(wù)
零件圖與修改論文
能否按期完成任務(wù)
能
存在
的問
題及
擬采
取的
辦法
存在的問題
裝配圖一些地方表達(dá)不不清晰,一些零件的畫法有錯(cuò)誤
擬采取的辦法
將該表達(dá)的地方表達(dá)清楚并上網(wǎng)查詢相關(guān)零件的畫法
指導(dǎo)
教師
意見
指導(dǎo)教師(簽名):
年 月 日
中期檢查
小組意見
成績(jī): 良 檢查組長(zhǎng)(簽名):
年 月 日
備注:1.此表由學(xué)生填寫,中期檢查時(shí)攜帶,可續(xù)頁。
哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
學(xué)生姓名:張?jiān)錾? 學(xué)號(hào):1630060332
學(xué) 院:榮成學(xué)院 專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
任務(wù)起止時(shí)間: 2020年 3 月2日至 2018 年6 月 6 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容:
1. 查閱資料,完成外文翻譯(不少于3000字)外文翻譯內(nèi)容要與畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)
及開題報(bào)告 第1-2周
2. 完成總體方案設(shè)計(jì)、論證和選擇 第3周
3. 完成總體結(jié)構(gòu)和主要零部件的設(shè)計(jì) 第4-8周
4. 完成論文初稿、裝配草圖并準(zhǔn)備中期答辯材料 第9周
5. 完成裝配圖及零部件圖 第10-12周
6. 完成論文終稿 第13周
7. 完善畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料,準(zhǔn)備答辯 第14-16周
資料參考文獻(xiàn)至少5篇,其中至少2篇為英文,格式按照畢業(yè)論文格式書寫,由于篇幅限制,此處行距已被修改為1.15倍行間距
:
[1] 曾顯武, 雙足機(jī)器人設(shè)計(jì)及步態(tài)規(guī)劃仿真[D],山東大學(xué),2019
[2] 濮良貴等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社,2015
[3] 左其波,王春玲,歐陽常童,兩足步行機(jī)器人設(shè)計(jì)[J],數(shù)字技術(shù)與應(yīng)
用,2018,36(09):104-105
[4] Y, Yavin, Modelling and control of a walking four link robot[J], Mathematical and Computer Modelling,2002,35(3),
[5] Duysens Jacques,F(xiàn)orner-Cordero Arturo, Walking with perturbations: a
guide for biped humans and robots,[J], Bioinspiration & biomimetics,2018,13(6),
指導(dǎo)教師意見:
簽名:
2018年3月2 日
系主任意見:
簽名:
年 月 日
教務(wù)處制表
哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
原創(chuàng)性聲明
??
本人鄭重聲明:
所呈交的學(xué)位論文,是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下,獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
??
學(xué)位論文作者簽名:
?
日期: 2020 年 6 月 6 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)周記
年級(jí)專業(yè): 機(jī)械16-3
學(xué)生姓名: 張?jiān)錾?
學(xué) 號(hào): 1630060332
指導(dǎo)教師: 趙金濤
起止時(shí)間:2020年3月02日—2020年6月06日
哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院
完成時(shí)間: 2020年 06 月 06 日
第(1)周
本周是畢業(yè)設(shè)計(jì)的第一周,大學(xué)四年終于迎來了最終的學(xué)業(yè)任務(wù),我的設(shè)計(jì)題目是步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),由于之前沒有接觸過步行機(jī)器人相關(guān)的知識(shí),本周則著重進(jìn)行查閱資料等工作,擴(kuò)充自己關(guān)于步行機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)。經(jīng)過查找文獻(xiàn)、論文等相關(guān)資料,我了解到國(guó)內(nèi)外步行機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)和發(fā)展歷程,下圖為鄭州大學(xué)研發(fā)的四足機(jī)器人。
步行機(jī)器人相對(duì)于其他機(jī)械出世較晚,我國(guó)近十幾年才開始進(jìn)行相關(guān)的研發(fā),且目前市面上很少有相關(guān)的產(chǎn)品,本此設(shè)計(jì)可參考資料有限,增加了設(shè)計(jì)的難度。
日期:3月8日
第(2)周
本周主要進(jìn)行了步行機(jī)器人內(nèi)部動(dòng)力傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)初期計(jì)劃使用兩臺(tái)伺服電機(jī)來驅(qū)動(dòng)步行機(jī)器人,但在后續(xù)的設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)使用兩臺(tái)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)過于復(fù)雜,運(yùn)行時(shí)還有可能發(fā)生相互干擾的情況,所以放棄了使用兩個(gè)伺服電機(jī)的方案改用一個(gè)電機(jī)來帶動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)。
解決了傳動(dòng)問題后進(jìn)行了步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),主要思路為利用曲柄連桿機(jī)構(gòu),將曲柄部分與軸相接,滑塊部分與腿相接,利用曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡來控制腿的運(yùn)動(dòng),下圖為結(jié)構(gòu)模型。
日期:3月15日
第(3)周
本周任務(wù)是完成整體的設(shè)計(jì)方案,以及確定完成畢業(yè)論文的步驟,經(jīng)過多次查找資料、與同學(xué)進(jìn)行溝通交流,最終得出了設(shè)計(jì)方案及步驟,具體如下。
1、依據(jù)功能需要,確定最佳功能解及總體方案;
2、進(jìn)行功能元分析,憑借現(xiàn)有設(shè)定和掌握的技術(shù)參數(shù),利用動(dòng)力學(xué)反問題求解的方法,完成各個(gè)對(duì)應(yīng)功能單元的選擇問題;
3、借上述求解方案,完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),安排各個(gè)單元的初步排布,設(shè)定主要零件的技術(shù)尺寸,并進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核;
4、通過經(jīng)校核后確定的技術(shù)參數(shù),按照一定比例完成初步裝配圖,確定總體結(jié)構(gòu)尺寸;
5、待初步轉(zhuǎn)配圖完成后,進(jìn)行軸承、減速器等壽命的驗(yàn)算,ANSYS 等力學(xué)分析,完成裝配圖的細(xì)化出圖工作;
6、得出設(shè)計(jì)結(jié)論。
日期:3月22日
第(4)周
本周為畢業(yè)設(shè)計(jì)的第四周,畢業(yè)設(shè)計(jì)也進(jìn)入了新的階段,本周進(jìn)行的任務(wù)量不大,主要對(duì)四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容有:探究四桿機(jī)構(gòu)存在的條件、四桿機(jī)構(gòu)的急回特性和行程運(yùn)動(dòng)速比K的關(guān)系以及四桿機(jī)構(gòu)的壓力角與回轉(zhuǎn)角。
四桿機(jī)構(gòu)最重要的部分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)部分,通過對(duì)以前知識(shí)的回顧以及在網(wǎng)上查找的知識(shí),更加明確了關(guān)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的相關(guān)概念與特性。曲柄存在的條件是:第一:為短桿架桿或框架;第二:短桿、長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度≤另外二根桿件的長(zhǎng)度。
日期:3月29日
教師指導(dǎo)意見:
日期:
第(5)周
本周的主要任務(wù)是進(jìn)行機(jī)器人的步態(tài)設(shè)計(jì),因步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,且對(duì)其步行功能性要求不大,所以在設(shè)計(jì)時(shí)只設(shè)計(jì)一種步態(tài)即只設(shè)計(jì)一種運(yùn)動(dòng)模式。
我在設(shè)計(jì)步態(tài)時(shí)采用的是對(duì)角線原則,即對(duì)角線上的腿步態(tài)一致。因本步行機(jī)器人設(shè)計(jì)的腿數(shù)為6條腿分為三對(duì),采用對(duì)角線原則可使機(jī)器人在行走時(shí)保持穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上相對(duì)的兩條腿的位置狀態(tài)為當(dāng)一條腿上升到最高點(diǎn)時(shí)另一條腿處于最低點(diǎn),這樣可使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定,不會(huì)出現(xiàn)突進(jìn)或停止?fàn)顟B(tài)。
日期:4月5日
第(6)周
本周的任務(wù)是進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的選型,只有先確定電動(dòng)機(jī)才可以進(jìn)行后續(xù)關(guān)于軸的計(jì)算。
選擇電機(jī)有以下幾個(gè)步驟:
確定機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度;
根據(jù)機(jī)器人的速度選擇轉(zhuǎn)速合適的電機(jī);
根據(jù)機(jī)器人的重量確定負(fù)載轉(zhuǎn)矩;
根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速確定電機(jī)型號(hào)。
最終我們選用電機(jī)型號(hào)為160BL-4030H1-LK-B,電機(jī)額定功率為0.1KW,額定轉(zhuǎn)矩為7.62N.m,最高的轉(zhuǎn)矩是9N.m,額定的轉(zhuǎn)速是1500r/min。外形尺寸130x160,電機(jī)輸出軸徑為25mm。
根據(jù)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)可以在下周的設(shè)計(jì)中選擇合適的帶輪、皮帶以及軸等各種主要零件。
日期:4月12日
第(7)周
本周為畢業(yè)設(shè)計(jì)的第七周,上周進(jìn)行了電動(dòng)機(jī)的選擇目的就是為了計(jì)算帶輪、軸的各種參數(shù)。
首先進(jìn)行的是帶輪的設(shè)計(jì),其中包括小帶輪的齒數(shù)、確定帶輪節(jié)圓直徑、確定同步帶的節(jié)線長(zhǎng)度L、計(jì)算同步帶齒數(shù)z、傳動(dòng)中心距n的計(jì)算。其中還需要對(duì)帶進(jìn)行選型,才能確定其中的一些參數(shù)。
設(shè)計(jì)好帶輪后進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)以及校核,主要進(jìn)行軸徑的設(shè)計(jì)和校核,因步行四邊形機(jī)器人大小已擬定好,所以長(zhǎng)度只需與其他零件進(jìn)行匹配即可。
再此過程中我也遇到了許多的疑問與困難,但經(jīng)過查找資料研究后也解決了許多問題,這讓我再次認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)的重要性。
日期:4月19日
第(8)周
本周是畢業(yè)設(shè)計(jì)的第八周,轉(zhuǎn)眼之間已經(jīng)過去了兩個(gè)月,本周繼續(xù)上周的工作,在設(shè)計(jì)的帶輪與軸的基礎(chǔ)上進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的軸承與鍵的選取。并對(duì)選取好的鍵進(jìn)行校核,證明其滿足我的使用需求,確定了之前所研究的四桿機(jī)構(gòu)的具體尺寸,并利用作圖法求其極位夾角、壓力角等證明了所設(shè)計(jì)的四桿機(jī)構(gòu)的可行性。
至此完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)階段,畢業(yè)論文的撰寫基本完成,在下個(gè)階段將進(jìn)行裝配圖與零件圖的繪制,這是整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中的重中之重,希望自己可以再接再厲,努力完成任務(wù)。
日期:4月26日
教師指導(dǎo)意見:
日期:
第(9)周
本周是畢業(yè)設(shè)計(jì)的第九周,將從這周開始進(jìn)行裝配圖的繪制,由于步行四邊形機(jī)器人的特殊性,直接使用二維軟件進(jìn)行繪制有些困難,因此我先用三維軟件對(duì)機(jī)器人進(jìn)行建模,再通過三維轉(zhuǎn)二維的方式得到二維圖。
繪制三維圖的步驟為:繪制自己設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)件,再選取合適的標(biāo)準(zhǔn)件,最終使用合適的配合關(guān)系使其配合在一起。其中繪制的非標(biāo)件有軸、帶輪、曲柄、短連桿、長(zhǎng)連桿、軸套、腿、足、電動(dòng)機(jī)與機(jī)器人的板。標(biāo)準(zhǔn)件有螺栓、螺母、銷軸、墊圈等。
并使用同軸、重合等方式進(jìn)行裝配,完成裝配體。最終裝配圖如下:
日期:5月3日
第(10)周
上周進(jìn)行了三維圖的繪制,本周則通過對(duì)三維模型進(jìn)行投影得到所需的二維圖。因投影所得到的二維圖太過簡(jiǎn)陋,不能充分的表達(dá)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與工作原理,所以我在原有二維圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行了剖視,得到裝配圖。
得到裝配圖后指導(dǎo)老師進(jìn)行了查看,并指出了一些不合理的地方,如軸承處表達(dá)不清晰需要重新繪制,帶輪處沒有限位會(huì)導(dǎo)致帶輪運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)竄動(dòng),軸末端突出會(huì)導(dǎo)致曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)干涉等一系列問題。而后又根據(jù)指導(dǎo)老師意見進(jìn)行了一些修改,將軸承處重新繪制,帶輪使用卡簧進(jìn)行定位,軸末端進(jìn)行了縮減防止進(jìn)行干涉。
日期:5月10日
第(11)周
本周是第十一周,按照進(jìn)度將進(jìn)行中期答辯,上周將裝配圖大體繪制完成,這周進(jìn)行零件圖的繪制,并且準(zhǔn)備答辯所需資料。
步行四邊形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,并沒有復(fù)雜的零件,其中軸與帶輪算是兩個(gè)比較復(fù)雜的零件,需要進(jìn)行較為詳細(xì)的標(biāo)注,如帶輪的對(duì)稱度、軸鍵槽的對(duì)稱度等。其余零件圖只需按標(biāo)準(zhǔn)繪制,需要剖視的地方進(jìn)行剖視 ,其中側(cè)板孔的數(shù)量與種類較多,按照老師的指導(dǎo)意見進(jìn)行了階梯剖,將各種孔表達(dá)清楚。
中期答辯比較順利,機(jī)構(gòu)并沒有太大原理上的問題,但還是有些細(xì)節(jié)需要進(jìn)行修改。
日期:5月17日
第(12)周
本周是畢設(shè)的第12周,轉(zhuǎn)眼已經(jīng)過去了三個(gè)月,距離答辯的日子越來越近,不自覺的有些緊張。
上周指導(dǎo)老師指出了我裝配圖與零件圖中的錯(cuò)誤,一些標(biāo)準(zhǔn)、細(xì)節(jié)等問題處理的還不夠好,這周同樣的根據(jù)老師提出的意見對(duì)圖紙進(jìn)行了修改工作,并對(duì)標(biāo)注的字體等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,全部改為仿宋字體,標(biāo)題欄等也進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。
修改完成后對(duì)論文進(jìn)行了第一次查重,查重結(jié)果為重復(fù)率32%,距離合格的論文重復(fù)率還差一些,又對(duì)論文進(jìn)行了降重,修改了許多直接引用的文獻(xiàn),希望下次查重時(shí)可以達(dá)到20%以下。
日期:5月24日
教師指導(dǎo)意見:
日期:
第(13)周
本周是畢設(shè)的第13周,下周就要進(jìn)行畢業(yè)答辯了,本周將對(duì)論文與圖紙進(jìn)行最終的修改。
論文方面上周按照查重報(bào)告對(duì)許多重復(fù)的地方進(jìn)行了修改,這周主要進(jìn)行格式上的修改,具體如字體大小,統(tǒng)一使用宋體小四;數(shù)字、字母等統(tǒng)一使用新羅馬字體;一些非單位的字母還需要改為斜體;公式有不標(biāo)準(zhǔn)的地方用公司編輯器重新進(jìn)行編輯;圖片、表格等也按照論文模板進(jìn)行處理;而且發(fā)展一個(gè)重大的錯(cuò)誤,我的行間距與要求不同,因此對(duì)整篇論文逐段進(jìn)行了修改。
論文格式修改后進(jìn)行了二次查重,重復(fù)率為13%,可以正常進(jìn)行畢業(yè)答辯。
日期:5月31日
第(14)周
本周進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯,答辯過程中我內(nèi)心很緊張也很忐忑,生怕在回答時(shí)思路不清晰,由于今年疫情的影響學(xué)校采取了線上答辯的形式,在答辯時(shí)老師有些問題因?yàn)槲业脑O(shè)備聲音有些小,耳朵貼近電腦也沒有聽清一些問題,但也按照大概意思進(jìn)行了回答。
后來老師又提出了我論文、圖紙中存在的一些問題,論文格式上沒有錯(cuò)誤,但有的地方出現(xiàn)了空白,后續(xù)還需要進(jìn)行改進(jìn);圖紙?jiān)跇?biāo)注上有些簡(jiǎn)單,特別是零件圖的標(biāo)注缺少形位公差、尺寸公差等,也需要對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充。
整體來講答辯過程還算順利,當(dāng)結(jié)束答辯時(shí)整個(gè)人也感覺心里踏實(shí)了。
日期:6月6日
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)總結(jié)
年級(jí)專業(yè): 機(jī)械16-3
學(xué)生姓名: 張?jiān)錾?
學(xué) 號(hào): 1630060332
指導(dǎo)教師: 趙金濤
起止時(shí)間:2020年3月02日—2020年6月6日
哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院
完成時(shí)間: 2020年 06 月 6 日
總 結(jié)
時(shí)間過得飛快,轉(zhuǎn)眼之間大學(xué)四年的生活已接近尾聲,當(dāng)初剛進(jìn)入大學(xué)時(shí)我還是一個(gè)懵懂的少年,如今經(jīng)過四年大學(xué)生活的洗禮也長(zhǎng)大了許多,也成熟了許多。隨著畢業(yè)日子的到來,我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作也已經(jīng)接近了尾聲,經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)三個(gè)多月的努力與奮斗我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前我總覺得之前所學(xué)的知識(shí)很難在實(shí)際中使用到,而且各個(gè)學(xué)科之間的關(guān)系不是那么的密切,無法想象其在具體應(yīng)用中是什么樣的情況。經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計(jì)后我才發(fā)現(xiàn)許多不同知識(shí)的運(yùn)用與結(jié)合都是在無形之中的,如果掌握的不夠熟練在畢業(yè)設(shè)計(jì)中就會(huì)體現(xiàn)出來,會(huì)出現(xiàn)做一步卡一步的情況。而且畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅是單純的檢驗(yàn)之前所學(xué)習(xí)過的知識(shí),更是讓我在其中深刻的體會(huì)到知識(shí)的運(yùn)用,是對(duì)自己知識(shí)運(yùn)用能力的一種提升。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己學(xué)習(xí)的知識(shí)還比較淺薄,許多地方有欠缺,自己需要學(xué)習(xí)的知識(shí)還太多,以前總是覺得自己對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解很透徹,有些手高眼低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也是讓我明白了學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程,積累知識(shí)不是一朝一夕,在以后的工作、生活中應(yīng)保持正確的態(tài)度不斷學(xué)習(xí),目力提升自己的知識(shí)儲(chǔ)備與綜合素質(zhì)。
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在剛接到任務(wù)書時(shí)我有些茫然,一方面是經(jīng)過一個(gè)假期很多知識(shí)都已經(jīng)淡忘,更久以前的知識(shí)腦子里也只有一個(gè)概念,具體內(nèi)容還需要進(jìn)行復(fù)習(xí)。另一方面是以前沒有接觸過步行機(jī)器人這個(gè)方面,對(duì)所要設(shè)計(jì)的東西沒有概念,需要對(duì)其進(jìn)行一定的了解才能進(jìn)行設(shè)計(jì)工作,以至于我在最初的一段時(shí)間有些茫然無從下手。經(jīng)過一段時(shí)間的仔細(xì)分析,我大致了解了所需要做的具體工作有哪些。首先是原理方案的設(shè)計(jì),原理方案是機(jī)械設(shè)計(jì)過程中最重要的一環(huán),它決定了機(jī)器人是通過哪種形式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)最終實(shí)現(xiàn)其功能。其次是各個(gè)主要機(jī)構(gòu)、零部件的設(shè)計(jì),需要設(shè)計(jì)出合適的尺寸以保證其滿足我的設(shè)計(jì)需求。最后是繪制二維裝配圖、零件圖,對(duì)步行四邊形機(jī)器人進(jìn)行三維建模等。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間,我通過請(qǐng)教老師、詢問同學(xué)、在網(wǎng)上查找文獻(xiàn)等方法加深自己對(duì)步行四邊形機(jī)器人的了解,充實(shí)我的設(shè)計(jì)內(nèi)容。為了使我們更加順利地完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì),我們的指導(dǎo)老師趙金濤老師每周都會(huì)抽出寶貴的時(shí)間給我們開會(huì),并給我們提出了許多寶貴的意見,趙老師一次次耐心精確的指導(dǎo)讓我感受到了那種誨人不倦的精神,在趙老師的指導(dǎo)下我們少走了許多彎路,經(jīng)過趙老師的指導(dǎo)我也對(duì)論文、圖紙等進(jìn)行了許多的修改,優(yōu)化了許多的不足之處。再此請(qǐng)?jiān)试S我向您致以崇高的敬意,謝謝您趙老師。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我不僅復(fù)習(xí)了大學(xué)四年所學(xué)到的各種知識(shí),還了解了進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)的各個(gè)步驟,為以后的工作打下了基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我個(gè)人能力的提升真的超乎了我原來的期望,比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料與各種各樣的標(biāo)準(zhǔn),在以后的工作中也會(huì)經(jīng)常進(jìn)行資料的查閱,這是一種無形的財(cái)富。通過與同學(xué)交流分析方案、數(shù)據(jù)等,也是提高了自己與人溝通協(xié)作的能力,在以后的工作中也會(huì)與同事進(jìn)行各種各樣的合作與交流,這也是為自己人生的下一階段打下了一些基礎(chǔ)。更重要的是提升了自己的設(shè)計(jì)能力,熟練掌握了許多公式、設(shè)計(jì)原理等,這是前人為我們后輩留下的寶貴財(cái)富,為我們現(xiàn)在的發(fā)展提供了許多的便利。同時(shí),仍有許多課題需要我們以后進(jìn)行努力的完善。
雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我獲得了許多能力的提升,但我認(rèn)為其中最重要的部分還是讓我認(rèn)識(shí)到了自己的不足之處。比如在查找資料是總是找不到關(guān)鍵點(diǎn),有許多高價(jià)值的資料一開始看到也沒有意識(shí)到,于是就錯(cuò)過去了,再看第二遍的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)這個(gè)資料對(duì)我可能是有很大用處的,這一來一回就浪費(fèi)了許多的時(shí)間與精力,這一方面也是我以后需要繼續(xù)進(jìn)行提升的。還有就是對(duì)于本專業(yè)的各種知識(shí)了解的并不透徹,如機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等知識(shí)在運(yùn)用時(shí)就顯得十分的生疏,基本上做幾步會(huì)卡一下,特別是在進(jìn)行各種各樣的分析時(shí)會(huì)搞不清楚各個(gè)部分之間的關(guān)系,進(jìn)行具體零部件的設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)不清楚該使用設(shè)么樣的公式,需要在網(wǎng)上或電子版的教科書上進(jìn)行查找,而且需要一遍又一遍的翻閱,這也是消耗了我大量的時(shí)間于精力。這也讓我下定決心一定要將這些基礎(chǔ)知識(shí)吃透,養(yǎng)成自己良好的專業(yè)素養(yǎng)。除此之外還有對(duì)于設(shè)計(jì)軟件的使用不熟練繪制過程緩慢,有一些基礎(chǔ)功能以前使用過但是卻忘記了,還需要在網(wǎng)上查找軟件的使用方法。對(duì)于許多工件繪制的方法也沒有牢牢地掌握,在繪制時(shí)許多地方都沒有進(jìn)行清晰地表達(dá),經(jīng)過老師的多次指導(dǎo)進(jìn)行改進(jìn)才完成圖紙的繪制。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次大檢驗(yàn),讓我明白自己還需要繼續(xù)努力磨練自己的本領(lǐng),雖然我已經(jīng)快畢業(yè)了,但并不意味著以后不需要進(jìn)行學(xué)習(xí),相反以后的求學(xué)之路還很長(zhǎng),以后更應(yīng)該在工作、生活之中學(xué)習(xí),努力提高自己使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)、國(guó)家有所貢獻(xiàn)的人,為中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)盡自己的一份綿薄之力,用自己的所學(xué)去繪制祖國(guó)的美好藍(lán)圖。
以下是我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中具體所做的各項(xiàng)工作:三月初拿到老師下發(fā)的任務(wù)書,在第一周第二周對(duì)相關(guān)的資料進(jìn)行了查找,找到了20篇相關(guān)的參考文獻(xiàn),其中有15篇中文文獻(xiàn)、5篇外文文獻(xiàn),充分了解國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,在這個(gè)過程中我對(duì)所需要設(shè)計(jì)的機(jī)器人有了一定的了解,有了大致的設(shè)計(jì)思路。第三周根據(jù)所查找的文獻(xiàn)、資料等確定了設(shè)計(jì)的原理方案,并完成了開題報(bào)告與開題ppt。第三周時(shí)老師進(jìn)行了開題答辯,確定了我所設(shè)計(jì)的原理方案可行,可以繼續(xù)進(jìn)行后面的工作。第四周到第八周進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)與主要零部件的設(shè)計(jì)工作,具體的內(nèi)容有四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、同步帶輪的設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)的選型、軸的設(shè)計(jì)以及最后鍵的選取,這部分的工作是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的一次檢驗(yàn),在進(jìn)行這部分工作時(shí)我遇到了許多困難,許多主要部分的設(shè)計(jì)方法不清楚,經(jīng)過在網(wǎng)上長(zhǎng)時(shí)間的查找與對(duì)電子版教科書的鉆研我才搞懂了設(shè)計(jì)方法,并按照步驟一步一步進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算,這讓我充分認(rèn)識(shí)到了自己在基礎(chǔ)知識(shí)方面的不足之處。除此之外還進(jìn)行了裝配草圖的繪制,圖中所繪制的零件的尺寸與論文中所計(jì)算的尺寸要完全一致,這也為我的繪制工作增加了一些難度,因?yàn)樾枰鶕?jù)具體的尺寸對(duì)原有尺寸進(jìn)行修改,這個(gè)過程中可能會(huì)出現(xiàn)與其他零部件的干涉等,還需要對(duì)其他部分進(jìn)行修改,使我的工作進(jìn)度較為緩慢。第九周進(jìn)行了中期答辯,老師看過我的論文與草圖后為我指出了一些錯(cuò)誤,提出了修改意見。論文方面的總體結(jié)構(gòu)沒有問題,但有些小章節(jié)需要進(jìn)行修改或合并。而圖紙方面問題比較大,需要對(duì)一些地方進(jìn)行修改,如軸承部分需要重新進(jìn)行選型,一些需要剖視的地方?jīng)]有進(jìn)行剖視,一些標(biāo)準(zhǔn)件的畫法也有錯(cuò)誤等。從第十周開始到第十二周便一直對(duì)圖紙進(jìn)行修改,在此過程中趙老師一次次的提出修改意見,十分耐心的為我解答疑問,再次感謝趙老師在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我的幫助。第十三周開始進(jìn)行論文終稿的撰寫,在完成內(nèi)容后還需要對(duì)格式進(jìn)行修改,其中包括字體、行間距、段前段后等都需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,完成后又進(jìn)行了查重工作,并根據(jù)查重報(bào)告對(duì)論文進(jìn)行降重。在此期間老師也多次查看我的論文,提出許多自己沒有發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。到了第十四周畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近了尾聲,完成了收尾工作,將答辯所需的論文圖紙等提交給老師,老師在6月6日進(jìn)行了最終的答辯,至此畢業(yè)設(shè)計(jì)工作告一段落。
畢業(yè)設(shè)計(jì)中我學(xué)習(xí)到了知識(shí),培養(yǎng)出了獨(dú)立工作的能力,樹立了對(duì)自己工作能力的信心,雖然我的設(shè)計(jì)做的不夠好,還有許多不足之處,但設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的一些無形的東西是我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲與財(cái)富,使我終身受益。
學(xué)生姓名:張?jiān)錾? 日期:2020.6.6
指導(dǎo)教師簽名:趙金濤 日期:2020.6.6
步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 姓名:張?jiān)錾彰簭堅(jiān)錾嗉?jí):機(jī)械班級(jí):機(jī)械16-316-3學(xué)號(hào):學(xué)號(hào):16300603321630060332指導(dǎo)教師:趙金濤指導(dǎo)教師:趙金濤2020年年3月月 21 日日國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)對(duì)于機(jī)器人的研究要晚于美國(guó)、德國(guó)等技術(shù)基礎(chǔ)較強(qiáng)的發(fā)達(dá)國(guó)家,而步行機(jī)器人復(fù)雜程度較高,所以近十幾年來我國(guó)步行機(jī)器人技術(shù)才有所發(fā)展。我國(guó)最初的一些四足機(jī)器人,例如由上海交通大學(xué)開發(fā)的四足機(jī)器人Baby Elephant,如圖1-1所示。該機(jī)器人配備有線性位移傳感器和壓力傳感器,位于作為執(zhí)行器的液壓缸上,主體上的陀螺儀和腿尖上的接觸傳感器。機(jī)器人的平衡和恒定的高度通過控制身體和擺動(dòng)腿的軌跡來保證。主要研究?jī)?nèi)容和方法主要研究?jī)?nèi)容和方法研究?jī)?nèi)容:1、闡述課題背景,對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)和分析;2、根據(jù)主要技術(shù)指標(biāo),在分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上制定總體設(shè)計(jì)方案,并闡明方案制定依據(jù);3、選定步行四邊形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方案,確定整體結(jié)構(gòu)。按照擬定的功能要求,選定各對(duì)應(yīng)的功能單元;4、根據(jù)擬定方案確定技術(shù)參數(shù),設(shè)計(jì)主要零部件,并校核;5、利用校核后的數(shù)據(jù),加以設(shè)計(jì)繪制裝配圖,并依據(jù)實(shí)際需要,隨時(shí)改善。6、得出設(shè)計(jì)結(jié)論。原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5
哈爾濱理工大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
開 題 報(bào) 告
學(xué)生姓名 張?jiān)錾?
學(xué) 號(hào) 1630060332
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
班 級(jí) 機(jī)械16-3班
指導(dǎo)教師 趙金濤
2020年3月20日
課題題目及來源:
題目:步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
題目來源: 自擬
課題研究的意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀:
1.1課題研究的意義
近年來機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展迅速,機(jī)器人也不再局限于工業(yè)生產(chǎn),各種各樣的機(jī)器人融入到我們的生活中。現(xiàn)在最廣泛被人們使用的是輪式機(jī)器人以及履帶式機(jī)器人,多用于倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)、物資運(yùn)輸?shù)鹊孛孑^為平坦且環(huán)境簡(jiǎn)單的地方,例如某快遞倉(cāng)庫(kù)所使用的輪式機(jī)器人。但是輪式機(jī)器人與履帶機(jī)器人無法適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境,在野外等環(huán)境工作效率大大降低。因此,相比于輪式和履帶式機(jī)器人,足式機(jī)器人對(duì)非結(jié)構(gòu)環(huán)境具有更強(qiáng)的適應(yīng)性,能夠在復(fù)雜的陸地和淺灘地面環(huán)境下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的行走。
足式生物因其強(qiáng)大的機(jī)動(dòng)能力與靈活性而遍布全世界的大陸,這種能力也足以支撐其在多種復(fù)雜環(huán)境之下行動(dòng)自如。步行四邊形機(jī)器人則是模仿自然界中靈活性較強(qiáng)的四足生物而來,如典型的犬型機(jī)器人,可在山地、叢林、建筑廢墟中活動(dòng)自如,進(jìn)行物資運(yùn)輸、偵查、搜救等工作。其次,在同等體積的情況下步行機(jī)器人的穩(wěn)定性要強(qiáng)于輪式、履帶式機(jī)器人,在出錯(cuò)的情況下也具有很強(qiáng)的自我調(diào)整能力。步行四邊形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)決定了其質(zhì)量、靈活度、運(yùn)動(dòng)能力等多種重要參數(shù),所以步行四邊形機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)可以優(yōu)化機(jī)器人的各種性能,使其更加適應(yīng)地形、降低運(yùn)動(dòng)時(shí)的錯(cuò)誤率,從而提高其工作效率,對(duì)人類社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展有著重大意義。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國(guó)對(duì)于機(jī)器人的研究要晚于美國(guó)、德國(guó)等技術(shù)基礎(chǔ)較強(qiáng)的發(fā)達(dá)國(guó)家,而步行機(jī)器人復(fù)雜程度較高,所以近十幾年來我國(guó)步行機(jī)器人技術(shù)才有所發(fā)展。我國(guó)最初的一些四足機(jī)器人,例如由上海交通大學(xué)開發(fā)的四足機(jī)器人Baby Elephant,如圖1-1所示。該機(jī)器人配備有線性位移傳感器和壓力傳感器,位于作為執(zhí)行器的液壓缸上,主體上的陀螺儀和腿尖上的接觸傳感器。機(jī)器人的平衡和恒定的高度通過控制身體和擺動(dòng)腿的軌跡來保證。
由于步行機(jī)器人在某些特定的重要壞境中有著巨大的作用,以及此領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展空間與潛力,我國(guó)多個(gè)知名高校對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了研究并取得了巨大的成果。例如,2017年5月,浙江大學(xué)與南江機(jī)器人聯(lián)合展示了名為“赤兔”的四足機(jī)器人,拿下全球?qū)W生設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)最具含金量的Top1桂冠,如圖1-2所示。赤兔機(jī)器人重約60公斤,高約0.5米,可以實(shí)現(xiàn)小跑、小跳等動(dòng)作,一般運(yùn)行速度相當(dāng)于成年人的步行速度,還可以做出爬樓梯、越過障礙物等相對(duì)復(fù)雜的動(dòng)作。
同樣是浙江大學(xué),2018年自主研發(fā)出了“赤兔”機(jī)器人的升級(jí)版“絕影”。在機(jī)器人“赤兔”的基礎(chǔ)上增加了高效的識(shí)別裝置,可以識(shí)別減速帶、臺(tái)階、防護(hù)欄桿等多種常見障礙物,還可以識(shí)別雪地、草地等高度差不均衡的地形,并通過傳感系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整落地動(dòng)作,加強(qiáng)自身的連貫性與平衡性。如圖1-3所示。
圖1-1上海交通大學(xué)四足機(jī)器人 圖1-2“赤兔”機(jī)器人
圖1-3“絕影”機(jī)器人 圖1-4鄭州大學(xué)四足機(jī)器人
在設(shè)計(jì)步行機(jī)器人最主要的部分是設(shè)計(jì)腿部結(jié)構(gòu),腿部結(jié)構(gòu)決定了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式,也決定了其主要功能。近些年國(guó)內(nèi)很多研宄機(jī)構(gòu)和院校對(duì)于機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)創(chuàng)新研究的成績(jī)非常可觀。例如,中國(guó)鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院研制出一種新型混合式四足機(jī)器人,如圖1-4。此機(jī)器人腿部采用液壓驅(qū)動(dòng)桿式聯(lián)動(dòng)裝置,這種結(jié)構(gòu)更接近于四足動(dòng)物的腿部結(jié)構(gòu),其中連桿與人腿部大腿肌的工作方式十分相似,起支撐、調(diào)節(jié)作用,進(jìn)一步提高了機(jī)器人的穩(wěn)定性。
重慶大學(xué)設(shè)計(jì)了一種電機(jī)整周轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)腿部實(shí)現(xiàn)擺轉(zhuǎn)跨步動(dòng)作方案,具有切比雪夫機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)組成的2自由度雙曲柄復(fù)合連桿機(jī)構(gòu)的機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu),如圖1-5。其中切比雪夫機(jī)構(gòu)是一種常見的機(jī)器人足式結(jié)構(gòu),運(yùn)行動(dòng)作類似于步行,可使機(jī)器人腳部抬離地面,大大加強(qiáng)了機(jī)器人的越障能力。五桿機(jī)構(gòu)則優(yōu)化了具體運(yùn)動(dòng)軌跡,增強(qiáng)了運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。
天津大學(xué)機(jī)構(gòu)理論與裝備設(shè)計(jì)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近期設(shè)計(jì)研制了一種新型下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型是兩自由度的五桿機(jī)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改性,使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡可調(diào),如圖1-6。該機(jī)構(gòu)在不同人使用時(shí)進(jìn)行小幅度的微調(diào)即可符合使用者的具體要求,并且運(yùn)行幅度較小、穩(wěn)定性好,其運(yùn)動(dòng)軌跡符合人體腿部運(yùn)動(dòng)軌跡。
圖1-5連續(xù)電驅(qū)動(dòng)腿部五桿機(jī)構(gòu) 圖1-6下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)
1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外對(duì)于步行機(jī)器人的研究始于19世紀(jì)70年代,首臺(tái)步行機(jī)器人是由美國(guó)公司Mosher研發(fā)的“Walking Truck”,用來在一些復(fù)雜的地形中協(xié)助搬運(yùn)物資。但在那個(gè)時(shí)期步行機(jī)器人的研發(fā)受到技術(shù)、社會(huì)環(huán)境等多方面制約,其性能與近十幾年的步行機(jī)器人相差甚遠(yuǎn),并且沒有形成一個(gè)完善的體系。美國(guó)波士頓動(dòng)力公司于2005年研發(fā)了以汽油為燃料的四足機(jī)器人“BigDog”,如圖2-1。其單足運(yùn)動(dòng)主要由三個(gè)旋轉(zhuǎn)副和一個(gè)移動(dòng)副完成,整體結(jié)構(gòu)具有12或16個(gè)主動(dòng)自由度,由液壓驅(qū)動(dòng)裝置提供動(dòng)力。
圖2-1四足機(jī)器人“BigDog” 圖2-2四足機(jī)器人“Cheetah”
同樣是波士頓公司,于2015年研發(fā)了四足步行機(jī)器人“Cheetah”,如圖2-2。
“Cheetah”與前幾代步行機(jī)器人最大的優(yōu)點(diǎn)是其速度遠(yuǎn)高于前幾代機(jī)器人,平均時(shí)速可達(dá)16km/h,最大時(shí)速達(dá)到48km/h,高于人類速度的極限。在此基礎(chǔ)上還可以在奔跑時(shí)進(jìn)行穩(wěn)定的轉(zhuǎn)彎、急停等動(dòng)作?!癈heetah”的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)方式參考了自然界中速度最快的動(dòng)物獵豹,其動(dòng)力來源不同于之前的液壓驅(qū)動(dòng)裝置,而是采用電擊的方式作為動(dòng)力來源,其不同之處在于這種方式反應(yīng)更加的迅速敏捷。而“Cheetah”能達(dá)到高速的最重要原因是其對(duì)于每次奔跑時(shí)力量的控制,“Cheetah”可通過激光感應(yīng)器辨別障礙物的屬性,通過算法計(jì)算得出輸出力的大小,增強(qiáng)了其奔跑時(shí)的穩(wěn)定性。
除了四足步行機(jī)器人,還有許多根據(jù)人體下肢結(jié)構(gòu)研發(fā)的雙足機(jī)器人。例如波蘭的波茲南理工大學(xué)控制機(jī)器人和信息工程學(xué)院研制的仿哺乳動(dòng)物機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如圖2-3。Marco Ceccarelli等人提出的一種以平面四連桿機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)的機(jī)器人腿部模型,如圖2-4。這類機(jī)器人機(jī)構(gòu)相對(duì)于四足步行機(jī)器人較為簡(jiǎn)單,成本低且易于操控,但在穩(wěn)定性、運(yùn)行速度以及承載能力上要遜色于四足步行機(jī)器人?,F(xiàn)階段對(duì)于此類機(jī)器人的應(yīng)用并不廣泛,但可預(yù)測(cè)其未來在服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域有很大前景。
圖2-3波蘭機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu) 圖2-4平面四連桿機(jī)構(gòu)腿部機(jī)構(gòu)
課題研究的內(nèi)容,擬解決的主要問題:
2.1 課題研究的主要內(nèi)容
研究對(duì)象:步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
研究?jī)?nèi)容:
1、闡述課題背景,對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)和分析;
2、根據(jù)主要技術(shù)指標(biāo),在分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上制定總體設(shè)計(jì)方案,并闡明方案制定依據(jù);
3、選定步行四邊形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方案,確定整體結(jié)構(gòu)。按照擬定的功能要求,選定各對(duì)應(yīng)的功能單元;
4、根據(jù)擬定方案確定技術(shù)參數(shù),設(shè)計(jì)主要零部件,并校核;
5、利用校核后的數(shù)據(jù),加以設(shè)計(jì)繪制裝配圖,并依據(jù)實(shí)際需要,隨時(shí)改善。
6、得出設(shè)計(jì)結(jié)論。
2.2課題擬解決的主要問題
步行機(jī)器人的腿部結(jié)構(gòu)直接影響了其運(yùn)動(dòng)性能以及功能的可行性,因此腿部的結(jié)構(gòu)、腿的數(shù)量與腿的布局是設(shè)計(jì)時(shí)最重要的部分。一般滿足使用條件的機(jī)構(gòu)不易太復(fù)雜,并且腿的數(shù)量不易過多,否則會(huì)限制機(jī)器人腿部的運(yùn)動(dòng)軌跡,機(jī)器人的整體質(zhì)量也會(huì)隨之增大,因此其主要問題有以下幾點(diǎn)。
1、 機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃,包括靜步態(tài)規(guī)劃、動(dòng)步態(tài)規(guī)劃;
2、確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式,在多種傳動(dòng)方式中尋找最優(yōu)解;
3、確定機(jī)器人的腿部機(jī)構(gòu)。
2.3基本原理及相關(guān)參數(shù)
基本原理:步行機(jī)器人實(shí)現(xiàn)步行動(dòng)作的主要結(jié)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu),由一臺(tái)伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),并且采用對(duì)角線原則來保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性與一致性。運(yùn)動(dòng)傳遞為電機(jī)帶動(dòng)軸運(yùn)動(dòng),軸帶動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)足部運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)步行運(yùn)動(dòng)。
相關(guān)參數(shù):此步行機(jī)器人定位是微小型步行機(jī)器人,長(zhǎng)寬高均不超過0.5m,可在平坦地面或較為崎嶇的地面穩(wěn)定行走,也可以進(jìn)行爬坡。腿的數(shù)量初定為六條。四腿在運(yùn)動(dòng)時(shí)兩條腿抬起兩條腿支撐,穩(wěn)定性不足;八腿會(huì)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,在運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)動(dòng)性也會(huì)下降并且重量增大,加大電機(jī)負(fù)擔(dān)。
研究的步驟、方法及措施:
3.1研究的步驟
1、依據(jù)功能需要,確定最佳功能解及總體方案;
2、進(jìn)行功能元分析,憑借現(xiàn)有設(shè)定和掌握的技術(shù)參數(shù),利用動(dòng)力學(xué)反問題求解的方法,完成各個(gè)對(duì)應(yīng)功能單元的選擇問題;
3、借上述求解方案,完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),安排各個(gè)單元的初步排布,設(shè)定主要零件的技術(shù)尺寸,并進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核;
4、通過經(jīng)校核后確定的技術(shù)參數(shù),按照一定比例完成初步裝配圖,確定總體結(jié)構(gòu)尺寸;
5、待初步轉(zhuǎn)配圖完成后,進(jìn)行軸承、減速器等壽命的驗(yàn)算,ANSYS 等力學(xué)分析,完成裝配圖的細(xì)化出圖工作;
6、得出設(shè)計(jì)結(jié)論。
3.2方法及措施
1、在ADAMS下建立機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型,并進(jìn)行步態(tài)仿真;
2、使用皮帶傳動(dòng)連接相鄰兩桿件,保持運(yùn)動(dòng)的一致性;
3、使用常見的曲柄連桿機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且運(yùn)動(dòng)規(guī)律滿足要求。
工作進(jìn)度安排:
第1-2周:查閱資料,完成開題報(bào)告;
第3周: 完成總體方案設(shè)計(jì)、論證和選擇;
第4-6周:完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
第7-8周:完成主要零部件的設(shè)計(jì);
第9周: 完成外文翻譯(不少于3000字)并準(zhǔn)備期中答辯材料;
第10-12周:繪制總體結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零件圖(至少折合A0圖紙2.5張);
第13周: 驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案,并完成論文初稿;
第14-16周:完善畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料,準(zhǔn)備答辯。
課題研究所需的參考文獻(xiàn):
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指導(dǎo)教師審查意見:
1、論題具有(較強(qiáng)的、一定的)現(xiàn)實(shí)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值;論點(diǎn)(鮮明正確有新意、清楚),表現(xiàn)出一定的獨(dú)創(chuàng)性。
2、該生對(duì)課題查閱了一定技術(shù)文獻(xiàn),學(xué)習(xí)態(tài)度端正,論文涉及面廣,難度適中,工作量適度。
3、該生能熟練的綜合運(yùn)用所學(xué)理論和專業(yè)知識(shí);能較全面的或深入地分析實(shí)際問題,表現(xiàn)出較強(qiáng)的獨(dú)立進(jìn)行研究的能力。
4、開題報(bào)告格式(符合要求、基本符合有要求、存在少量格式錯(cuò)誤),所選題目與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)(基本)吻合。
5、根據(jù)該生的現(xiàn)有基礎(chǔ),通過課題工作期間的努力可以(較好地)完成課題任務(wù)。
同意該學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。
指導(dǎo)教師簽字:
2020年 月 日
指導(dǎo)委員會(huì)審核意見:
該生的論文選題(較好、一般),具有(較高的、一定的)理論和實(shí)踐價(jià)值。論文研究工作量(充實(shí)、適中、較少),研究方法(合理、比較合理),研究的重難點(diǎn)(明確、比較明確)。開題報(bào)告格式(正確、基本正確、存在少量錯(cuò)誤需要修改)。經(jīng)過評(píng)審和表決,評(píng)審小組成員一致同意通過該篇開題報(bào)告,同意學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。
組長(zhǎng)簽字:
2020年 月 日